面试题：Java JDBC实现分布式事务处理

Question

假设在一个分布式系统中，需要使用Java JDBC来实现跨多个数据库的事务处理。请描述实现该需求的整体思路和关键技术点，例如如何保证事务的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID），以及可能会遇到的问题及解决方案。

Answer 1

整体思路

1. 分布式事务协调器：引入一个分布式事务协调器，如使用开源的Atomikos、Narayana等，负责协调多个数据库的事务操作。
2. XA协议：利用JDBC的XA接口，它支持XA协议，数据库驱动需实现XADataSource、XAResource等接口。应用程序通过XADataSource获取Connection，在事务操作前，启动XA事务，在不同数据库连接上进行操作后，由协调器统一管理事务的提交或回滚。

关键技术点

1. 原子性：
   • 协调器通过两阶段提交（2PC）或三阶段提交（3PC）协议来保证。在2PC中，第一阶段协调器向所有参与事务的数据库资源发送准备（Prepare）消息，各资源执行事务操作但不提交，反馈执行结果。若所有资源准备成功，第二阶段协调器发送提交（Commit）消息，各资源提交事务；若有一个资源准备失败，协调器发送回滚（Rollback）消息，所有资源回滚事务。
2. 一致性：
   • 依赖原子性，确保所有相关数据库要么都成功提交事务，要么都回滚，使数据在所有数据库间保持一致状态。同时，在事务执行过程中，通过锁机制防止并发操作破坏数据一致性。
3. 隔离性：
   • 利用数据库本身的隔离级别，如读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。在分布式事务中，根据业务需求设置合适的隔离级别。例如，对于一些对一致性要求极高的业务场景，可选择串行化隔离级别，但会牺牲一定的并发性能。
4. 持久性：
   • 当事务成功提交后，数据库通过日志机制确保事务的持久性。即使系统发生故障，也能通过日志恢复事务提交后的状态。

可能遇到的问题及解决方案

1. 网络故障：
   • 问题：在2PC过程中，若协调器与某个数据库资源之间网络故障，可能导致部分资源无法收到提交或回滚指令。
   • 解决方案：采用超时机制，若资源在一定时间内未收到协调器指令，自动回滚事务。同时，引入恢复机制，协调器在故障恢复后，查询各资源的事务状态，对未完成的事务进行处理。
2. 协调器单点故障：
   • 问题：若协调器出现故障，整个分布式事务无法正常进行。
   • 解决方案：采用主从架构或分布式集群架构部署协调器，当主协调器故障时，从协调器或集群中的其他节点能接替其工作，保证事务处理的连续性。
3. 性能问题：
   • 问题：分布式事务涉及多个数据库的交互，相比本地事务，性能会有较大损耗。
   • 解决方案：尽量减少分布式事务的使用范围，对业务进行合理拆分，将部分操作改为本地事务。同时，优化数据库配置和网络环境，提高事务处理性能。